ATREX. Dym w kosmosie.

By maziek - Posted on 28 March 2012

O godzinie 5 nad ranem czasu lokalnego (czas letni wschodni USA, EDT, UTC-4), we wtorek, 27 marca 2012 r. z ośrodka NASA Wallops Flight Facility w Wirginii na wschodnim wybrzeżu USA wystartowało w kilkudziesięciosekundowych odstępach pięć rakiet, których zadaniem było kontrolowane utworzenie w górnych warstwach atmosfery sztucznych obłoków. Ich obserwacja dostarczyła informacji o ultraszybkich wiatrach wiejących w okolicy linii Karmana, umownej granicy przestrzeni kosmicznej.

Wieloletnia obserwacja gazów wylotowych rakiet kosmicznych pozwalała przypuszczać, że na granicy kosmosu wieją bardzo szybkie, strumieniowe wiatry, o prędkości szacowanej na 300 do 500 km/h. Nie chodzi tu o względnie dobrze rozpoznane zjawisko kilkukrotnie wolniejszych prądów strumieniowych (jet stream) występujące na wysokości ~12 km. Fenomen o którym mowa występuje na wysokościach około 100 km. Badanie tego zjawiska jest trudne właśnie z tego względu, a także z powodu małej gęstości atmosfery, która jest tam ponad 2 miliony razy rzadsza niż na poziomie morza. W ziemskich laboratorich ciśnienie tam występujące jest uznawane za średnią próżnię. By pokonać te trudności powstał pomysł eksperymentu ATREX (Anomalous Transport Rocket Experiment).

Co do samej idei metoda którą zastosowano jest możliwie najprostsza. Postanowiono w sposób kontrolowany wytworzyć nieco dymu i zrobić stereowizyjne zdjęcia. Cząsteczki dymu porwane wiatrem odwzorują drogi i prędkości strumieni atmosferycznych, a jeśli zrobi się to w kilku miejscach równocześnie w pewnej objętości - otrzymamy trójwymiarową, kompleksową wizualizację zjawiska.

Realizacja eksperymentu w praktyce wymagała przede wszystkim użycia rakiet zdolnych osiągnąć zamierzoną wysokość, a także unieść zapas markera chemicznego. Do tego celu użyto pięciu standardowych rakiet atmosferycznych. Tego typu rakiety badawcze są zdolne wynieść niewielki ładunek użyteczny o masie 100-200 kg na pułap około 200 km, przy długości własnej rzędu 10 metrów. W wypadku ATREX-a głównym ładunkiem był trójmetylek glinu. Związek ten jest bezbarwną, piroforyczną cieczą – samorzutnie łączącą się z tlenem w egzotermicznej reakcji, produkty utleniania wytwarzają świecący, biały dym. Przy tym są związkami wystepującymi naturalnie w atmosferze, eksperyment nie był więc dla niej toksyczny.

Przebieg eksperymentu był następujący. Starty rakiet odbywały się co 80 sekund w tym samym kierunku. Trajektorie rakiet miały różną długość, obszar eksperymentu rozciągał się na kierunku ESE na odległości około 550 kilometrów od miejsca startu. Marker uwalniany był w przedziale wysokości 80-150 km. Powstałe obłoki filmowano z dwóch przeciwległych miejsc, oddalonych od miejsca startu o około 200 km - innymi słowy do rejestracji eksperymentu wykorzystano obserwację z dwiema kamerami bazowymi.

Opracowanie danych naukowych zapewne potrwa, ale już teraz możemy cieszyć oko wspaniałymi zdjęciami powstałymi metodą typową dla obserwacji meteorów za pomoca kamer wideo.

Film z eksperymentu (źródło: NASA).

Trajektorie rakiet.